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基于STM32的自動跟隨小車

自動跟隨小車系統由兩部分組成:跟隨小車和移動目標攜帶裝置。 工作原理:跟隨小車系統通過無線通信模塊發送尋找信號,同時超聲波接收器開始計時,如果移動目標接收到無線尋找信號,則立即發送超聲波信號。這樣小車的三角超聲波接收器陸續收到超聲波信號,CPU通過每個超聲波模塊接收到的時間,計算出移動目標到3個超聲波接收點的距離,通過三邊定位算法即可確定移動目標的位置。如果計算出來的距離大于設定距離,則控制電機向目標方向移動,如果計算出來的距離小于設定距離,則控制電機停止,從而實現小車的自動跟隨功能。

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團隊介紹

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團隊成員

耿蜀黍不怪 電路設計師

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項目簡介
自動跟隨小車系統由兩部分組成:跟隨小車和移動目標攜帶裝置。 工作原理:跟隨小車系統通過無線通信模塊發送尋找信號,同時超聲波接收器開始計時,如果移動目標接收到無線尋找信號,則立即發送超聲波信號。這樣小車的三角超聲波接收器陸續收到超聲波信號,CPU通過每個超聲波模塊接收到的時間,計算出移動目標到3個超聲波接收點的距離,通過三邊定位算法即可確定移動目標的位置。如果計算出來的距離大于設定距離,則控制電機向目標方向移動,如果計算出來的距離小于設定距離,則控制電機停止,從而實現小車的自動跟隨功能。
硬件說明


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小車硬件設計:

自動跟隨小車硬件模塊包括控制器模塊、無線收發模塊、超聲波接收模塊、電機及電機驅動模塊、報警模塊、電源模塊組成,下面對每個模塊做具體介紹。

由于跟隨小車需要進行實時目標位置定位計算、無線信號收發處理、電機管理、電源管理等任務 ,采用普通單片機其資源及速度難以滿足使用要求,需要高性能DSP處理器才能夠完成,因此選擇STM32F103RCT6作為控制器。

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無線收發是用來實現同步,當小車發射無線信號,同時人手攜帶裝置接收到無線信號時,人手攜帶裝置發射超聲波。所以本次設計選用NRF2401做為無線收發模塊。

NRF2401各引腳功能為:

  1CSN:芯片的片選線,CSN為低電平工作。

  2SCK:芯片控制的時鐘線(SPI時鐘)。

  3MISO:芯片控制數據線 。

  4IRQ:中斷信號,無線通信過程中MCU主要是通過IRQNRF2401通信。

  5CE:芯片的模式控制線。

  6MOSI:芯片控制數據線。

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超聲波接收模塊是采用具有單獨接收功能的模塊,如圖所示。其中接收模塊核心部分是由專用超聲波接收集成電路TL852構成的超聲波信號檢測電路,這部分主要完成的是回波的檢測和放大。

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直流電機的控制很簡單,性能出眾,直流電源也容易實現。這種直流電機的驅動及控制需要電機驅動模塊進行驅動,采用L298N電源模塊。

系統電源采用7.4V可充電鋰電池。7.4V鋰電池組屬于多串并鋰電池組。

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目標攜帶裝置硬件設計:

由于跟隨小車需要進行實時目標位置定位計算、無線信號收發處理、電機管理、電源管理等任務 ,采用普通單片機其資源及速度難以滿足使用要求,需要高性能DSP處理器才能夠完成,因此選擇STM32F103RCT6作為控制器。

無線收發是用來實現同步,當小車發射無線信號,同時人手攜帶裝置接收到無線信號時,人手攜帶裝置發射超聲波。所以本次設計選用NRF2401做為無線收發模塊。

超聲波發射模塊是采用具有單獨發射功能的模塊,如圖所示。其中發射模塊中的P1 、R4R5。因為利用了變壓器和發射頭的諧振,好處是能得到近似正弦波。但附帶的問題是:在驅動信號停止后,由于諧振的原因,發射頭還會持續較長時間發射,直至能量在變壓器的次級線包直流電阻上消耗完,這樣就導致在近距離測量時,回波都到了,余波還未結束,導致測量失敗。所以設計了一個余波抑制電路,將變壓器初級構成回路,利用初級較小的電阻快速消耗掉次級的能量。為此,要多占一個MCUI/O口。而且,由于驅動電壓的原因,必須使用OC(或者開漏)驅動,否則會無法可靠關斷P1,導致正常發射不正常。如果測量的距離較遠,或者覺得余波不影響測量,則不必接這個信號。如若使用,一定要注意和發射驅動信號的配合,不要兩個同時有效,導致發射效率大減。從原理圖上看,如果要提高驅動能量,可以適當提高驅動電壓,但要要注意MOS管的耐壓只有20V,發射頭的最高電壓是80V

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目標攜帶裝置電路連接圖:

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小車硬件電路連接圖:

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軟件說明

軟件說明.pdf

軟件說明見附件


演示效果

小車跟隨過程.pdf

小車整機展示:

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目標攜帶裝置展示:

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整機測試圖:

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評論區(7 )
  • 動心忍性1234: 您好我是無線電雜志的編輯,我們對您的項目十分感興趣,請問您有興趣投稿嗎?成為我們的作者除稿費外還有其他優厚條件。敬請參與。投稿請聯系QQ260534978.

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    • 康多拉: 哪都有你

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  • 吻玫瑰的貓: 能不能問一下你的超聲波怎么控制的嘛?

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  • 苦桔不澀: 你好,我想詳細學習這個電路圖,請問有清楚的電路圖片么,謝謝

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  • 遠征者: 有趣

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  • tglgjkl: 可以輔導寫份論文嗎?
    買一份也行

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  • 惕乾坤: 有聯系方式嗎

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